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大功率直流电源电路中的虚断和虚短问题解决方案

运算扩大器组成的大功率直流电源电路形形色色,令人目炫瞭乱,是大功率直流电源电路中学习的要点。在剖析它的作业原理时倘没有捉住中心,往往令人头大。为此自己特网罗全国运扩大功率直流电源电路之应用,来个“庖丁解牛”,期望各位从事大功率直流电源电路板修理的同行,看完后有所收获。

遍 观一切电子技术的书籍和课程,在介绍运算扩大器大功率直流电源电路的时分,无非是先给大功率直流电源电路来个定性,比方这是一个同向扩大器,然后去推导它的输出与输入的联系,然后 得出Vo=(1+Rf)Vi,那是一个反向扩大器,然后得出Vo=-Rf*Vi……最终学生往往得出这样一个形象:记住公式就能够了!如果我们将大功率直流电源电路稍稍 改换一下,他们就找不着北了!偶从前面试过至少100个以上的大专以上学历的电子专业应聘者,成果能将我给出的运算扩大器大功率直流电源电路剖析得一点不错的没有超越 10个人!其它专业结业的更是可想而知了。

今日,芯片级修理教各位百战百胜的两招,这两招在一切运扩大功率直流电源电路的教材里都写得明白,就是“虚短”和“虚断”,不过要把它运用得炉火纯青,就要有较深厚的功底了。

虚短和虚断的概念

由 于运放的电压扩大倍数很大,一般通用型运算扩大器的开环电压扩大倍数都在80 dB以上。而运放的输出电压是有限的,一般在 10 V~14 V。因而运放的差模输入电压缺乏1 mV,两输入端近似等电位,适当于 “短路”。开环电压扩大倍数越大,两输入端的电位越挨近持平。

“虚短”是指在剖析运算扩大器处于线性状况时,可把两输入端视为等电位,这一特性称为虚伪短路,简称虚短。明显不能将两输入端真实短路。

由 于运放的差模输入电阻很大,一般通用型运算扩大器的输入电阻都在1MΩ以上。因而流入运放输入端的电流往往缺乏1uA,远小于输入端外大功率直流电源电路的电流。故 一般可把运放的两输入端视为开路,且输入电阻越大,两输入端越挨近开路。“虚断”是指在剖析运放处于线性状况时,能够把两输入端视为等效开路,这一特性 称为虚伪开路,简称虚断。明显不能将两输入端真实断路。

在剖析运扩大功率直流电源电路作业原理时,首先请各位暂时忘掉什么同向扩大、反向扩大,什么加法 器、减法器,什么差动输入……暂时忘掉那些输入输出联系的公式……这些东东只会搅扰你,让你更糊涂﹔也请各位暂时不要理睬输入偏置电流、共模抑制比、失调 电压等大功率直流电源电路参数,这是规划者要考虑的工作。我们了解的就是抱负扩大器(其实在修理中和大多数规划过程中,把实际扩大器作为抱负扩大器来剖析也不会有问 题)。

好了,让我们抓过两把“板斧”------“虚短”和“虚断”,开端“庖丁解牛”了。

图一运放的同向端接地=0V,反向端和同向端虚短,所以也是0V,反向输入端输入电阻很高,虚断,几乎没有电流注入和流出,那么R1和R2适当所以串联的,流过一个串联大功率直流电源电路中的每一只组件的电流是相同的,即流过R1的电流和流过R2的电流是相同的。
流过R1的电流I1 = (Vi - V-)/R1 ……a
流过R2的电流I2 = (V- - Vout)/R2 ……b
V- = V+ = 0 ……c
I1 = I2 ……d
求解上面的初中代数方程得Vout = (-R2/R1)*Vi
这就是传说中的反向扩大器的输入输出联系式了。
图二中Vi与V-虚短,则
Vi = V- ……a
由于虚断,反向输入端没有电流输入输出,经过R1和R2 的电流持平,设此电流为I,由欧姆定律得: I = Vout/(R1+R2) ……b
Vi等于R2上的分压,
即:Vi = I*R2 ……c
由abc式得Vout=Vi*(R1+R2)/R2
这就是传说中的同向扩大器的公式了。
大功率直流电源电路中的虚断和虚短问题解决方案

图三中,由虚短知: V- = V+ = 0 ……a
由虚断及基尔霍夫定律知,经过R2与R1的电流之和等于经过R3的电流,
故 (V1 – V-)/R1 + (V2 – V-)/R2 = ( V-–Vout )/R3 ……b
代入a式,b式变为V1/R1 + V2/R2 = -Vout/R3
如果取R1=R2=R3,则上式变为-Vout=V1+V2,这就是传说中的加法器了。
大功率直流电源电路中的虚断和虚短问题解决方案

请看图四。由于虚断,运放同向端没有电流流过,则流过R1和R2的电流持平,同理流过R4和R3的电流也持平。故
(V1 – V+)/R1 = (V+ - V2)/R2 ……a
(Vout – V-)/R3 = V-/R4 ……b
由虚短知: V+ = V- ……c
如果R1=R2,R3=R4,则由以上式子能够推导出
V+ = (V1 + V2)/2
V- = Vout/2
故 Vout = V1 + V2
也是一个加法器,呵呵!
由虚断知,经过R1的电流等于经过R2的电流,同理经过R4的电流等于R3的电流,故有
(V2 – V+)/R1 = V+/R2 ……a
(V1 – V-)/R4 = (V- - Vout)/R3 ……b
如果R1=R2, 则V+ = V2/2 ……c
如果R3=R4, 则V- = (Vout + V1)/2 ……d
由虚短知 V+ = V- ……e
所以 Vout="V2-V1"
这就是传说中的减法器了。
大功率直流电源电路中,由虚短知,反向输入端的电压与同向端持平,由虚短知,经过R1的电流与经过C1的电流持平。
经过R1的电流 i="V1/R1"
经过C1的电流i=C*dUc/dt=-C*dVout/dt
所以 Vout=((-1/(R1*C1))∫V1dt
输出电压与输入电压对时刻的积分成正比,这就是传说中的积分大功率直流电源电路了。
若V1为稳定电压U,则上式改换为Vout = -U*t/(R1*C1)
t 是时刻,则Vout输出电压是一条从0至负电源电压按时刻改变的直线。
中由虚断知,经过电容C1和电阻R2的电流是持平的,由虚短知,运放同向端与反向端电压是持平的。则:
Vout = -i * R2 = -(R2*C1)dV1/dt
这是一个微分大功率直流电源电路。如果V1是一个突然参加的直流电压,则输出Vout对应一个方向与V1相反的脉冲。

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